Η φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων δεν έχει να κάνει πάντα με το ηλεκτρικό δίκτυο, αλλά συχνά επηρεάζεται από το ίδιο το αυτοκίνητο. Αυτό σημαίνει πως ένα αυτοκίνητο που έχει κατασκευαστικούς περιορισμούς στην ενέργεια που θα δέχεται δεν μπορεί να μειώσει τους χρόνους φόρτισης, όσο ταχύς και αν είναι ο φορτιστής στον οποίο θα βρεθούμε.
Μάλιστα αυτό είναι ένα ζήτημα στο οποίο, η εξέλιξη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων μέχρι τώρα έχει κάνει μικρή πρόοδο, δεδομένου πως οι ενσωματωμένοι φορτιστές που μπορούν να υποστηρίξουν ταχύτατη ή υπερταχύτατη φόρτιση είναι ακόμη πολύ ακριβοί και δύσκολοι στο να τοποθετηθούν στα νέα αυτοκίνητα.
Διαβάστε Επίσης
Σε αυτό ακριβώς το πεδίο στοχεύει το ευρωπαϊκό project HiPower 5.0, φέρνοντας μια λύση που υπόσχεται μικρότερο μέγεθος, υψηλότερη απόδοση και χαμηλότερο κόστος.
Στο επίκεντρο της προσπάθειας βρίσκεται το Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM, το οποίο ηγείται του αυτοκινητικύ σκέλους του project. Μαζί με 45 συνολικά εταίρους από δέκα ευρωπαϊκές χώρες, επιχειρεί να επανασχεδιάσει πλήρως τον τρόπο που λειτουργούν οι onboard chargers.
Από τα 12 λίτρα στα 4: Μια τεχνολογική συμπίεση με ουσία
Σήμερα, ένας τυπικός onboard charger ισχύος 22 kW καταλαμβάνει περίπου 12 λίτρα όγκου. Ο στόχος του HiPower 5.0 είναι φιλόδοξος αλλά ξεκάθαρος: να περιορίσει αυτό το μέγεθος μόλις στα 4 λίτρα, χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση.
Η ανάγκη για αυτή τη μετάβαση δεν είναι τυχαία. Όσο αυξάνεται η ισχύς φόρτισης, τόσο μεγαλώνουν και οι απαιτήσεις σε ψύξη, αποδοτικότητα και διαθέσιμο χώρο. Οι παραδοσιακές λύσεις με βάση το πυρίτιο έχουν φτάσει στα όριά τους, καθώς οι ενεργειακές απώλειες οδηγούν σε αυξημένη θερμότητα και άρα μεγαλύτερα και βαρύτερα συστήματα ψύξης.
Το "κλειδί" λέγεται GaN
Η μεγάλη αλλαγή έρχεται από τη χρήση ημιαγωγών γαλλίου-νιτριδίου (GaN), που προμηθεύει η Infineon Technologies. Πρόκειται για προηγμένα, bidirectional (διπλής κατεύθυνσης) στοιχεία που επιτρέπουν τον έλεγχο της ροής ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Με απλά λόγια, ένα τέτοιο στοιχείο μπορεί να αντικαταστήσει δύο συμβατικά εξαρτήματα, μειώνοντας την πολυπλοκότητα και το μέγεθος του κυκλώματος. Το αποτέλεσμα; Λιγότερες απώλειες, μικρότερη ανάγκη για ψύξη και πιο συμπαγής σχεδίαση.
Σχεδίαση ως "ένα σύνολο" και όχι κομμάτι-κομμάτι
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία της προσέγγισης του Fraunhofer είναι ότι δεν αντιμετωπίζει τα εξαρτήματα μεμονωμένα. Αντίθετα, σχεδιάζει το σύστημα εξαρχής ως ενιαίο σύνολο.
Σε αυτό το πλαίσιο, χρησιμοποιείται η τεχνική της ενσωμάτωσης ηλεκτρονικών στοιχείων απευθείας πάνω στις πλακέτες κυκλωμάτων. Έτσι μειώνονται οι αποστάσεις μεταφοράς ενέργειας, περιορίζονται οι απώλειες και εξοικονομείται πολύτιμος χώρος.
Ήδη από το 2024, το ινστιτούτο είχε παρουσιάσει έναν πρώτο λειτουργικό δείγμα 22 kW στην έκθεση PCIM Europe 2024, αποδεικνύοντας ότι η ιδέα είναι εφικτή. Το επόμενο βήμα είναι ο συνδυασμός αυτής της αρχιτεκτονικής με τα νέα GaN στοιχεία.
Ευρωπαϊκή συνεργασία με βλέμμα στην αγορά
Το HiPower 5.0 δεν είναι απλώς ένα ερευνητικό project, αλλά μια συντονισμένη προσπάθεια για τη δημιουργία μιας πλήρως ευρωπαϊκής αλυσίδας αξίας στον τομέα των power electronics.
Συμμετέχουν δύο αυτοκινητοβιομηχανίες (OEMs), 21 προμηθευτές Tier 1 και Tier 2, έξι εταιρείες ηλεκτρονικών ισχύος, δέκα πανεπιστήμια και επτά ερευνητικά ιδρύματα. Παράλληλα με την αυτοκινητοβιομηχανία, εξετάζονται εφαρμογές και στη ναυτιλία, διευρύνοντας το εύρος αξιοποίησης της τεχνολογίας.
Το project ξεκίνησε τον Αύγουστο του 2025 και θα ολοκληρωθεί τον Ιούνιο του 2028, με συνολική χρηματοδότηση 33,7 εκατ. ευρώ από την Ε.Ε. και τα κράτη-μέλη.
Γιατί έχει αξία το project
Αν το HiPower 5.0 πετύχει τους στόχους του, οι επιπτώσεις θα είναι άμεσες και θα εντοπίζονται σε περισσότερο διαθέσιμο χώρο στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, μικρότερο βάρος και καλύτερη ενεργειακή απόδοση, δυνατότητα τοποθέτησης ισχυρών φορτιστών ακόμη και σε μικρότερα μοντέλα καθώς και μείωση κόστους παραγωγής σε βάθος χρόνου.
